CN205044188U - 一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置，包括CO2激光扫描装置、密闭的工作腔、上落粉斗和工作缸，CO2激光扫描装置位于工作腔的上方，工作腔的底部设有工作缸，其特征在于：还包括带加热双向铺粉装置；所述工作缸内部设置有活塞组件，活塞组件包括模型基板、电加热板、隔热板和活塞，活塞组件沿工作缸竖直方向上下运动。本实用新型的有益之处在于模型基板加热和带加热双向铺粉装置复合预热的温度场主要集中在工作缸的粉末或制件区域，制件制作开始时模型基板直接对上方的粉末加热，温度高易于粉末烧结，随着行程的增加加热也有利于制件应力的释放，减少变形。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置，属于增材制造设备领域。
背景技术
采用选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering,SLS)技术制造非金属零件的增材制造系统，CO2激光具有较大的光斑直径，非金属粉末对CO2激光束的吸收率较高，被快速移动的激光束扫描后快速烧结，可以制造任意复杂的模型零件。
由于非金属粉末在快速扫描烧结过程中形成较大的温度梯度而在内部产生热应力，易导致零件出现局部变形、翘曲等缺陷，尺寸精度差。根据工艺实践，必须在扫描开始前对粉床预热。目前现状是在工作腔上方安装加热罩，有可移动的，有固定的，其预热的温度场使整个工作腔保持较高的温度，对粉末的加热效果并不理想，加热罩也有碍出件操作，而且热量容易传导至工作腔顶部的激光扫描系统，造成振镜系统过热，影响振镜扫描精度。预热温度场的设计是设备应考虑的主要问题之一。
发明内容：
针对现有SLS增材制造系统中预热装置存在的不足，本实用新型提供了一种通过模型基板加热和通过双向铺粉装置加热的复合预热结构，即一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置。
一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置，包括CO2激光扫描装置(1)、密闭的工作腔(2)、上落粉斗(3)和工作缸(7)，CO2激光扫描装置(1)位于工作腔(2)的上方，工作腔(2)的底部设有工作缸(7)，其特征在于：还包括带加热双向铺粉装置(4)；所述工作缸(7)内部设置有活塞组件(8)，活塞组件(8)包括模型基板(801)、电加热板(802)、隔热板(803)和活塞(805)，活塞组件(8)沿工作缸(7)竖直方向上下运动。
所述上落粉斗(3)为带加热双向铺粉装置(4)提供粉末，当带加热双向铺粉装置(4)在模型基板(801)上铺一层预热的粉末后，启动CO2激光扫描装置(1)使粉末烧结固化；工作缸(7)的活塞组件(8)带动制件下降一层的距离，带加热双向铺粉装置(4)铺粉，进入下一个工作循环直至制件完成。
所述模型基板(801)底面的槽中安装有为模型基板(801)加热的电加热板(802)，电加热板(802)下方设置有隔热板(803)，模型基板(801)、电加热板(802)和隔热板(803)三件组合安装在活塞(805)上，工作时随活塞(805)上下运动；与模型基板(801)上的温度传感器相连接的温度传感器连接线(806)、以及与电加热板(802)相连接的电加热板连结线(807)穿过活塞(805)与外部控制装置连接；电加热板(802)的通断由温度传感器检测粉床温度控制。隔热板(803)的作用是减少热量传导给活塞(805)。工作缸(7)的外侧装有保温板(9)，可减少通过缸壁向外散热，使模型基板(801)上的粉末和制件有获得相对稳定的温度场。在活塞(805)上部与工作缸(7)腔体接触处设置有活塞密封(9)。
所述带加热的双向铺粉装置(4)包括联接板(401)、搅拌辊(403)、粉槽联接块(404)、双向刮刀(406)和避免槽内粉末过热造成结块的粉槽隔热板(402)；在粉槽联接块(404)下方安装有两根加热管(405)，电加热管(405)的通断，由红外测温仪检测粉床温度控制。带加热的双向铺粉装置(4)具有加热和铺粉的功能，由自动控制装置控制作左右间歇铺粉运动。搅拌辊(403)与搅拌辊传动装置连接，可以使落粉顺畅。
本实用新型的有益效果是：通过电加热板对模型基板上的粉末和制件直接加热，加热的温度可控，工作缸外侧设置有保温板保温，使工作缸内的粉末和制件获得相对稳定的预热温度场，有利于粉末的烧结，释放应力，减少变形；带加热的双向铺粉装置具有铺粉和对已铺粉加热功能，既对粉层预热，通过粉槽隔热板又可避免上面槽中粉末过热造成结块，搅拌辊还可以使落粉顺畅；模型基板加热与带加热双向铺粉装置的复合预热的温度场主要集中在工作缸的粉末或制件区域，制件制作开始时模型基板直接对上方的粉末加热，温度高易于粉末烧结，随着行程的增加有利于制件应力的释放，减少变形，并避免在工作腔上方布置加热罩，使工作腔保持较高的温度，造成对激光振镜扫描系统的过热影响。因两种温度可控，也有利于不同材料的工艺试验。
附图说明
图1是本实用新型的复合预热3D扫描系统组成示意图。
图2是带加热双向铺粉装置示意图。
图3是搅拌落粉示意图。
图4是带电加热板的模型基板示意图。
图中标记的含义：1-CO2激光扫描装置，2-工作腔，3-上落粉斗，4-带加热双向铺粉装置，5-工作台，5-高速磨削头，6-制件，7-工作缸，8-活塞组件，9-保温板，401-联接板，402-粉槽隔热板，403-搅拌辊，404-粉槽联接块，405-加热管，406-双向刮刀，407-搅拌辊传动装置，801-模型基板，802-电加热板，803-隔热板，804-活塞密封件，805-活塞，806-温度传感器连接线，807-加热板连接线。
具体实施方式
为更清楚地说明本实用新型的内容，下面结合附图和具体实施方式作进一步的描述。
如图1、图4所示，一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置，包括CO2激光扫描装置1、密闭的工作腔2、上落粉斗3和工作缸7，CO2激光扫描装置1位于工作腔2的上方，工作腔2的底部设有工作缸7，还包括带加热双向铺粉装置4；工作缸7内部设置有活塞组件8，活塞组件8包括模型基板801、电加热板802、隔热板803和活塞805，活塞组件8沿工作缸7竖直方向上下运动。
上落粉斗3为带加热双向铺粉装置4提供粉末，当带加热双向铺粉装置4在模型基板801上铺一层预热的粉末后，启动CO2激光扫描装置1使其烧结固化；工作缸7的活塞组件8带动制件6下降一层的距离，带加热双向铺粉装置4铺粉，进入下一个工作循环直至制件6完成。
模型基板801底面的槽中安装有为模型基板801加热的电加热板802，电加热板802下方设置有隔热板803，模型基板801、电加热板802和隔热板803三件组合安装在活塞805上，工作时随活塞805上下运动；与模型基板801上的温度传感器相连接的温度传感器连接线806、以及与电加热板802相连接的电加热板连结线807穿过活塞805与外部控制装置连接；电加热板802的通断由温度传感器检测粉床温度控制。隔热板803的作用是减少热量传导给活塞805。工作缸7的外侧装有保温板9，可减少通过缸壁向外散热，使模型基板801上的粉末和制件有获得相对稳定的温度场。在活塞805上部与工作缸7腔体接触处设置有活塞密封9。
如图2和图3所示，带加热的双向铺粉装置4包括联接板401、搅拌辊403、粉槽联接块404、双向刮刀406和避免槽中粉末过热造成结块的粉槽隔热板402；在粉槽联接块404下方安装有两根加热管405，电加热管405的通断，由红外测温仪检测粉床温度控制。带加热的双向铺粉装置4具有加热和铺粉的功能，由自动控制装置控制作左右间歇铺粉运动。搅拌辊403与搅拌辊传动装置407连接，可以使落粉顺畅。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置，包括CO2激光扫描装置(1)、密闭的工作腔(2)、上落粉斗(3)和工作缸(7)，CO2激光扫描装置(1)位于工作腔(2)的上方，工作腔(2)的底部设有工作缸(7)，其特征在于：还包括带加热双向铺粉装置(4)；所述工作缸(7)内部设置有活塞组件(8)，活塞组件(8)包括模型基板(801)、电加热板(802)、隔热板(803)和活塞(805)，活塞组件(8)沿工作缸(7)竖直方向上下运动。
2.根据权利要求1所述的一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置，其特征在于:所述上落粉斗(3)为带加热双向铺粉装置(4)提供粉末，当带加热双向铺粉装置(4)在模型基板(801)上铺一层预热的粉末后，启动CO2激光扫描装置(1)使粉末烧结固化；工作缸(7)的活塞组件(8)带动制件(6)下降一层的距离，带加热双向铺粉装置(4)铺粉，进入下一个工作循环直至制件(6)完成。
3.根据权利要求1所述的一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置，其特征在于，所述模型基板(801)底面槽中安装有为模型基板(801)加热的电加热板(802)，电加热板(802)下方设置有隔热板(803)，模型基板(801)、电加热板(802)和隔热板(803)三件组合安装在活塞(805)上，工作时随活塞(805)上下运动；与模型基板(801)上的温度传感器相连接的温度传感器连接线(806)、以及与电加热板(802)相连接的电加热板连结线(807)穿过活塞(805)与外部控制装置连接；工作缸(7)的外侧装有保温板(9)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于激光扫描粉末烧结增材制造的复合预热装置，其特征在于：所述带加热的双向铺粉装置(4)包括联接板(401)、搅拌辊(403)、粉槽联接块(404)、双向刮刀(406)和避免槽内粉末过热造成结块的粉槽隔热板(402)；在粉槽联接块(404)下方安装有两根加热管(405)。
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